Proteus在電子線路仿真中的應用

文/易鳳葵

電子仿真設計是電子線路的核心，在電子線路學習和設計過程中起著至關重要的作用。計算機的發展給社會各個方面都帶來了巨大的進步，Proteus這一軟件為電子線路仿真提供了一個強大的實驗平臺，雖然它是一個虛擬的實驗軟件，但卻能精準而直觀地對電子線路進行電子仿真設計。目前，我國技工院校電子線路相關專業的研究中，主要有兩種研究實驗方法，一種是實際操作，將各種實際元件放在試驗箱中，讓學生親自動手操作，鍛煉學生的實際操作能力，但是這種方法需要耗費大量的資源和資金，缺點較明顯，而且效率不高，對于使用者來說，第二種方法更容易接受，也就是用Proteus這個軟件進行實驗，也能降低進行實驗和設計的成本，而且這個軟件的操作不繁瑣，仿真程度也較高，實驗結果易于理解，因此，這個軟件在各技工院校的電子線路仿真中應用較為廣泛。

本文以Proteus軟件為主要內容，詳細介紹了Proteus軟件在電子線路仿真設計的應用。

1 Proteus軟件的功能及其實驗設計

Proteus軟件的電路仿真功能之所以如此強大，是因為它擁有獨一無二的單片機仿真功能和PCB電路制板功能，它是一個集成化的電子線路仿真虛擬軟件。Proteus軟件可以分為兩部分，分別是ISIS和ARES應用軟件，在一般情況下ARES應用軟件的運行時為了輔助PCB的運行，這兩個軟件分別發揮著不同的作用。其中ISIS應用軟件是進行電子線路仿真設計的基礎平臺，它是一個利用智能原理圖來運行的輸入系統，它自身系統中的元件庫及其豐富；而ARES應用軟件是一個高級的PCB電路布線編輯的軟件。Proteus軟件完整的使用過程為對電子線路原理圖進行設計，然后對單片機進行編程，運用該系統進行仿真，再到最后的對PCB進行設計，這一完整的設計真正實現了從理論到實際產品的轉化。

2 對四路彩燈進行設計與電子線路仿真

四路彩燈是電子線路仿真設計中的一個典型且簡單的課題，對四個彩燈亮度的控制主要通過純硬件電路來實現，使四個彩燈的亮或者滅按照設計者的要求顯示。雖然在Proteus軟件下利用單片機能夠輕松地完成這個課題，但是在學習電子線路仿真的過程中，這種純硬件的電路仿真設計對于學習者有很大的幫助，能加深學習者對數字邏輯關系的理解與掌握，Proteus軟件界面直觀簡潔，能讓學習者有一種身歷其境的實驗效果，也為電子線路仿真的學習過程中帶來了不一樣的色彩。

2.1 四路彩燈實驗的設計要求

實驗需設計由一個彩燈控制整個電路，然后利用純硬件電路讓四個彩燈完成下列三個過程：

（1）四個彩燈逐個依次點亮，每個燈亮1s，四個燈一共亮4s；

（2）四個彩燈逐個依次熄滅，先亮的燈后熄滅，此過程一共需4s；

（3）四個彩燈同時亮1下，滅1下，一共閃4下，此過程一共需4s。

2.2 四路彩燈電路分析設計

在一定的電子線路仿真學習的基礎上對四路彩燈進行設計，我們可以利用四個發光二極管來代替四個彩燈，要在12s內完成三個實驗的循環過程。在實驗中，四個彩燈需要連接在四位雙向通用移位寄存器74LS194的Q0～Q3上，然后再考慮實驗的控制方式。

根據四路彩燈課題的設計要求，四個彩燈的閃爍周期為12s，其中前8s需完成逐個依次點亮和熄滅這個過程，已知每個彩燈信號頻率都為1Hz，后4s需完成同時閃爍4次的過程。

所以后4s的頻率應該是前8s頻率的兩倍，后4s的頻率即為2Hz。在理論上我們可以使用頻率為555Hz的定時器來產生2Hz的方波信號，然后再利用D觸發器的分頻來產生1HZ的方波信號。

我們可以用S1S0按照01、10、11的順序來實現四路彩燈的三個狀態的循環，為了更準確的理解和掌握這種邏輯電路，我們可以使用D觸發器來設計一個新的計時器，為了實現對s1s0的控制，可以將時鐘周期設為4s，可以用脈沖信號源來代替時鐘產生的電路。

2.3 對電路仿真性的驗證

首先，在Proteus軟件中進行電路仿真的操作，我們可以單擊Proteus軟件的ISIS界面上的“Play”，然后，我們可以直觀地在軟件中觀察到電路中各個節點的電平的高低情況，與此同時這四個彩燈也會依次按照操作要求進行亮或者滅的操作。如果實驗結果不能滿足實驗設計的要求，我們可以根據彩燈的亮或者暗和在各個節點的電平情況找出實驗中存在的問題進行修改，最終順利完成此實驗。在做實驗的過程中，學習者可以更好的掌握與理解所學的電路仿真設計有關知識。

3 四路彩燈中單片機的設計

目前，單片機被越來越多的人應用，在對電子線路仿真的學習過程中，我們不能只在課本上學習理論，而且只看課本也會讓很多學習者感到乏味，學習效果自然不高，而利用實物設計實驗又太耗費成本以及時間和精力，因此，Proteus軟件的出現為電子線路仿真的學習帶來了曙光，為學習者提供了一個強大的學習和實驗平臺，它的特色單片機正是學習者迫切需要的。

在Proteus軟件的ISIS界面可以進行電子線路的繪制，這個實驗的電路相對來說較簡單，我們可以從元件庫中調出名為AT89C51的單片機，先把它放在軟件的編輯窗口的合適位置，并在AT89C51的單片機的18和19引腳上接入時鐘電路，分別為C1、C2和晶振X1，在9號引腳上插入復位電路，分別為R1和R3，然后把D1～D4這四個發光二極管接入P10～P13上，最后，在后邊串聯限流電阻即可。

軟件的編制：需在Keil軟件中完成程序的編輯，首先，打開此軟件，然后鼠標右鍵單擊Project/New uVision Project新建一個工程，在保存此工程時界面會彈出一個“選擇單片機型號”的對話框，選擇使用Atmel的89C51即可。實驗最后設置需要生成的“HEX”文件。

運用C語言程序進行編譯，有錯誤出現及時修改即可，直到沒有任何錯誤，軟件可運行時，這時保存路徑中會出現一個“HEX”的目標代碼文件。

4 Proteus軟件在電路中的應用分析

在以后的發展工作中，我們不僅要重視Proteus這類仿真軟件的發展，更要通過科技的發展來研究Proteus軟件在未來的發展走向，Proteus軟件它需要在一系列實用的電路中不斷改進，這樣才能真正的把每一個生產環節都做最好。所以，在分析Proteus軟件在電子線路仿真中的應用時，我們應著重研究它在實際實驗的實用性和適用性，來更好地展現Proteus仿真軟件的應用。這樣我們才能讓它的功能不斷強大，為以后電子系統的發展打下牢固的基礎。

本文結合電子線路仿真實驗詳細地介紹了Proteus軟件的應用，我們可以看出Proteus軟件在使用上非常方便，它的功能也非常強大，它可以作為很多技工院校電子線路相關課程的學習工具，學生可利用此軟件鞏固和加深自己的學習知識，也避免課本上的理論枯燥乏味，學生失去學習的興趣，課本上的內容也有一定的局限性，利用此軟件可以讓學生拓寬學習和實驗的視野，彌補在理論課本以及課堂中的不足，給學生在學習和實驗過程中帶來很大樂趣。最重要的一點，Proteus軟件可以降低實際實驗的成本，也節約了很多資源。在電子線路的設計中，至關重要的一個步驟是對線路進行調試和設計，我們在使用Proteus軟件時也要有一定的操作規范，由此來完成對相關參數的規范和調整。Proteus軟件能讓使用者在有限的時間里高效地完成相關研究。本文利用四個彩燈的實際例子，充分展現了Proteus軟件的優越性。我們要推動該軟件的發展，最大限度地發揮該軟件的作用。